【正文】 教育部直屬 國家“211工程”重點建設高校單片機原理課程設計報告 指導教師： 王憲 學生學號： 0702100229 學生姓名： 王俠 學生班級： 通信1002 一、設計目標用51系列單片機控制全自動洗衣機的運行，使其能自動地完成進水、洗滌、漂洗、脫水等功能。采用LED和數碼顯示管顯示洗衣機所處在的模式和水位，所處的的洗衣狀態(tài)，水溫，以及完成洗衣的剩余時間。實現不同模式下水位的選擇一共三種模式（標準，輕柔，快洗），四種水位，當洗衣機啟動后，上水電磁閥打開注水，當水到達設定的限位時，上水電磁閥斷電，注水過程停止，啟動電機全自動控制洗衣操作，整個過程的進行按時間控制，時間自定，軟件編程使用匯編語言。洗衣機功能要求二、洗衣機的硬件設計本系統(tǒng)實現了對洗衣機整個洗衣過程的控制，包括用戶參數輸入、洗衣、漂洗、排水和脫水等階段?？刂葡到y(tǒng)主要由電源電路、單片機控制系統(tǒng)和外部硬件電路構成。電源采用三端集成固定穩(wěn)壓器7805提供+5V電源，單片機控制系統(tǒng)負責控制洗衣機的工作過程，主要由AT89S51單片機、2位共陽數碼管、按鍵、蜂鳴器、LED指示燈組成；外部硬件電路有繼電器、三極管、電動機、進水電磁閥、排水電磁閥組成。 按鍵洗衣機面板上有4個按鈕：1K1為啟動鍵，K2用于模擬洗衣機的蓋板打開，K3用于快速洗衣方式；當脫水時，模擬蓋板合閉，K4用于脫水。 洗衣程序洗衣機的主要工作程序是：洗滌——脫水——漂洗——脫水——漂洗——脫水。（1） 洗滌過程：放好待洗物，啟動開關，進水閥通電，向洗衣機供水，當供水達到預定水位時，水位開關接通，進水閥斷電關閉，停止供水。洗滌電動機接通電源，帶動波輪(或桶)旋轉，產生各種形式的水流攪動衣物進行洗滌。通過電動不停的正轉、停、反轉、反復循環(huán)，形成洗滌水對洗滌物產生強烈的翻滾作用。同時，衣物之間、衣物與四周桶壁之間產生互相摩擦和撞擊力，以次達到洗滌衣物的目的。(2) 漂洗過程：漂洗的目的在于清除衣物上的洗滌液，因此，漂洗過程與洗滌過程的電器動作是完全相同的。（3)脫水過程：洗滌或漂洗過程結束后，電動機停止轉動，排水閥通電，打開排水閥門排水。當水位低到一定程度時，滿足安全條件，脫水電動機接通，電機帶動脫水桶高速旋轉，利用離心力把衣服上的水從桶壁的小眼里甩出。、設計總方框圖單片機89C51進水電磁閥排水電磁閥電機正轉電機反轉顯示屏蜂鳴器 水位開關 安全開關 程序選擇/啟動/暫停 　　　　　　　洗衣機單片機控制系統(tǒng)方框圖 基于單片機洗衣機通過控制系統(tǒng)設定洗衣程序在洗滌脫水桶內自動完成注水、洗滌、漂洗、排水和脫水全過程。洗衣時控制系統(tǒng)打開進水電磁閥開始注水；當洗滌脫水桶內的水位達到系統(tǒng)設定值時單片機發(fā)送一個低電平通知控制系統(tǒng)關閉進水電磁閥，同時啟動電機洗衣。電機在系統(tǒng)的控制下進行正轉、停、反轉通過傳動帶動波輪執(zhí)行洗滌程序；當洗滌時間終了，控制系統(tǒng)切斷電機電路打開排水電磁閥開始排水；然后再次注水，洗衣機進入漂洗狀態(tài)，完成漂洗程序（通常為2次漂洗）后，開始排水，同時排水電磁閥的動作并且松開為脫水程序作好準備；排水結束后系統(tǒng)控制電機單方向高速運轉完成脫水程序；當脫水程序終了系統(tǒng)控制排水電磁閥和電機斷電，排水閥復位。 洗衣機的三大功能是實現衣服的洗滌、漂洗和脫水，加上進水，我們把這四個洗衣機動作編排成4個代碼。打開電源開關，洗衣機將進入洗衣過程選擇狀態(tài)，此時數碼管顯示00，用戶按啟動、暫停鍵可以顯示不同的過程代碼（在01－09之間循環(huán)顯示以指示選擇不同的洗衣過程）。3秒內若無按鍵動作，蜂鳴器開始鳴叫6下（時間長度共3秒）以提醒用戶；開始進入相應過程的洗衣程序，此后啟動暫停按鈕只起暫?；蚶^續(xù)洗衣程序執(zhí)行作用，數碼管顯示完成本次洗衣的剩余時間。 三大功能中的漂洗實際上是由洗滌和脫水功能組成的,如一次標準洗滌過程（過程代碼）中，漂洗功能包括了時間均為2分鐘的脫水、洗滌、脫水、洗滌。因此，在編寫控制程序實現三大功能時只需編寫洗滌和脫水功能的代碼，然后作為子程序調用即可。完成一次洗衣過程所需的動作有：（1）進水動作　進行洗滌時，盛水桶內的水量必須到水位設定要求。而水位的高低可以通過調節(jié)水位開關來實現。洗衣機的進水和水位判斷是由水位開關和進水閥的開合來進行控制的。當桶內沒有水或水量達不到設定水位時，單片機程序將控制進水閥閉合，開始注水；當桶內的水位達到設定水位時。水位開關受壓閉合；程序就可進入下一步（洗滌）處理。若打開進水閥后20分鐘內不能進水，則將出錯報警，用戶只能關閉洗衣機電源進行相關檢查后方能重新開機。（2）排水動作　進入脫水動作前應先排水。為了避免空排水造成時間浪費以及排水不完而帶水脫水造成對電機的損害，洗衣機能夠根據實際水量（由水位開關決定）對排水時間進行動態(tài)控制。設排水開始至水位壓力開關斷開時所需的時間為D，則總的排水時間為2D＋T（T取60秒，總的排水時間不應大于190秒）。因此，在開始排水時，控制程序將同時啟動計時器，在D秒后若收到水位壓力開關斷開的信號，則再排水D＋T時間后，就可以結束排水進入脫水動作。若D大于65秒，說明排水系統(tǒng)有故障；洗衣機將停止動作并蜂鳴報警，提醒用戶排除故障（安全開關打開又閉合認為是一次故障詯處理）后再繼續(xù)。需要注意的是：排水結束后排水開關還是打開的。(3)洗滌動作　洗滌動作指的是電機周期性的“正轉－停止－反轉－停止”。不同的洗衣過程，控制電機執(zhí)行“正轉－停止－反轉－停止”的時間是不同的，標準洗滌過程可取：－－－。對于輕柔洗滌和強力洗滌過程，這個時間要作相應調整。洗滌過程中若遇水位開關斷開或用戶要求補水（重新選擇水位），則要停止洗滌動作并打開進水閥進水直至水位滿足要求再繼續(xù)。此外，洗滌動作的最后15秒，電機還要進行快速的停止‘‘正轉－停止－反轉―停止’’處理，以避衣服擰成一團。程序流程見洗滌子程序（4）脫水動作　排水結束后進入脫水動作，脫水是通過電機的正轉來實現的，同時要求排水閥一直打開，也正是由于排水閥的打開，才使脫水時的電機正轉速度不同于洗滌時的電機正轉速度。（通過機械裝置實現）。脫水分間隙脫水和長脫水，間隙脫水時間為30秒，電機按“正轉－停止”的周期循環(huán)動作，時間為“正轉4秒－停止3秒”。長脫水時電機將一直調整正轉，所需時間由用戶選擇的過程決定，一般有3分鐘和5分鐘的長脫水時間。進入脫水前若洗衣機桶蓋是打開的，則進行鳴叫、顯示告警，直至用戶合上桶蓋后，才繼續(xù)進行脫水。脫水結束后，再經過30秒延遲后關閉排水閥。脫水時若遇暫停，則重啟時需延時5秒后再進行電機動作，目的是用于同步機械動作的滯后。程序流程見脫水子程序流程圖。(5)LED的顯示 89C51對可以分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。靜態(tài)顯示的特點是各LED管能穩(wěn)定地同時顯示各自的字形；動態(tài)顯示是指各LED輪流地一遍一遍顯示各自字符，人們由于視覺器官的惰性，從而版的是各LED似乎在同時顯示不同字形。（6）其它動作　為了有更好的人機交互，進行洗衣時數碼管要顯示剩余時間（單位為分鐘），并且以1秒的頻率不停地閃爍。此時如果按下暫停按鈕，則時間顯示不閃爍。隨著洗衣過程的進行，顯示時間將不斷減少直至洗衣程序完成后顯示“0”。剩余時間的獲得可以通過如下方法：根據用戶所選的過程代碼可以獲得包含這一過程的所有動作（9個過程所包含的動作需要的時間見功能選擇代碼表），由于相應的動作有預設的時間（動作對應的代碼和預設時間見表動作代碼表），因此，根據本次過程余下的動作可以通過查表的方式獲取剩余時間。三、洗衣機控制系統(tǒng)軟件設計1)主程序設計 根據硬件設計要求，控制主程序流程圖如圖所示。洗衣機通電之后，單片機上電，首先進行程序的初始化，包括定時器O、外部中斷O、外部中斷l(xiāng)的初始化，以及各參數初值的設定。默認洗衣強度為“標準洗”，漂洗次數3次。然后掃描KKKK5鍵的狀態(tài)，確定洗衣強度R洗衣時間R3和漂洗次數R4。洗衣機處于待命狀態(tài)，控制指示燈顯示洗衣強度，液晶顯示預設洗衣時間。當發(fā)現啟動鍵K2按下，洗衣機從待命狀態(tài)進入工作狀態(tài)。完成進水——洗滌——脫水——漂洗的循環(huán)過程。當洗衣結束時，控制蜂鳴器發(fā)聲。開始結束報警？脫水、漂洗程序洗滌程序進水程序啟動？初始化查詢洗衣強度R2的值查詢洗衣時間R3的值查詢漂洗次數R4的值 主程序流程圖1進水程序設計 當P3．0=1時，打開進水電磁閥開始進水。當水位到達要求時，P1．0=0，即水位開關K1閉合，關閉進水電磁閥，P3．0=0，迸水結束； 2洗滌過程程序設計電機正反轉均為10S，根據R2的值確定洗衣強度、洗衣時間R3以及電動機的間歇時間。洗衣開始電機正轉10s電機停轉延時1s進入漂洗脫水程序